高中生物选修1(人教版)教材中全部问题的答案.doc
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1、专题1传统发酵技术的应用 课题1果酒和果醋的制作一、课题目标说明果酒和果醋制作的原理,设计制作果酒和果醋的装置,完成果酒和果醋的制作。二、课题重点与难点课题重点:说明果酒和果醋的制作原理,设计制作装置,制作出果酒和果醋。课题难点:制作过程中发酵条件的控制。三、基础知识分析(一)果酒制作的原理 知识要点:1. 酵母菌的兼性厌氧生活方式;2.发酵需要的适宜条件;3.传统发酵技术所使用的酵母菌的来源。(二)果醋制作的原理知识要点:1.酒变醋的原理;2.控制发酵条件的作用;3.制醋所利用的醋酸菌的来源。四、实验案例 制作葡萄酒和葡萄醋建议将实验安排在秋季的9月或10月进行。在这段时间内进行实验,有如下
2、优点:(1)正值收获季节,葡萄的价格便宜,品种多样;(2)此时葡萄上的酵母菌数量多且生活力强,发酵酿酒的效果好;(3)温度适宜,发酵现象非常明显。实验的具体操作步骤如下:1.对发酵瓶、纱布、榨汁机、盛葡萄汁的器皿等实验用具进行清洗并消毒。先用温水反复冲洗几次,再用体积分数为75%的酒精擦拭消毒,晾干待用。2. 取葡萄500 g,去除枝梗和腐烂的子粒。3. 用清水冲洗葡萄12遍除去污物,注意不要反复多次冲洗。4. 用榨汁机榨取葡萄汁后,将其装入发酵瓶中(装置参见教材图1-4b),或将葡萄打成浆后,用洁净的纱布过滤至发酵瓶中,盖好瓶盖。如果没有合适的发酵装置,可以用500 mL的塑料瓶替代,但注入
3、的果汁量不要超过塑料瓶总体积的2/3。5. 将发酵瓶置于适宜的温度下发酵。6. 由于发酵旺盛期CO2的产量非常大,因此需要及时排气,防止发酵瓶爆裂。如果使用简易的发酵装置,如瓶子(最好选用塑料瓶),每天要拧松瓶盖24次,进行排气。7. 10 d以后,可以开始进行取样检验工作。例如,可以检验酒味、酒精的含量、进行酵母菌的镜检等工作。8. 当果酒制成以后,可以在发酵液中加入醋酸菌或醋曲,然后将装置转移至3035 的条件下发酵,适时向发酵液中充气。如果找不到醋酸菌菌种或醋曲,可尝试自然接种,但效果不是很好。如果没有充气装置,可以将瓶盖打开,在瓶口盖上纱布,以减少空气中尘土等的污染。五、课题成果评价(
4、一)果酒的制作是否成功发酵后取样,通过嗅味和品尝进行初步鉴定。此外,还可用显微镜观察酵母菌,并用重铬酸钾检验酒精的存在。如果实验结果不理想,请学生分析失败原因,然后重新制作。(二)果醋的制作是否成功首先通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定,再通过检测和比较醋酸发酵前后的pH作进一步的鉴定。此外,还可以通过在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌,并统计其数量作进一步鉴定。六、答案和提示: (一)旁栏思考题1.你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗?为什么?答:应该先冲洗,然后再除去枝梗,以避免除去枝梗时引起葡萄破损,增加被杂菌污染的机会。2.你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染?答:需要从发酵制作
5、的过程进行全面的考虑。例如,榨汁机、发酵装置要清洗干净;每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖等。3.制葡萄酒时,为什么要将温度控制在1825 ?制葡萄醋时,为什么要将温度控制在3035 ?答:温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。20 左右最适合酵母菌繁殖。因此需要将温度控制在其最适温度范围内。而醋酸菌是嗜温菌,最适生长温度为3035 ,因此要将温度控制在3035 。4.制葡萄醋时,为什么要适时通过充气口充气?答:醋酸菌是好氧菌,在将酒精变为醋酸时需要氧的参与,因此要适时向发酵液中充气。(二)资料发酵装置的设计讨论题: 请分析此装置中的充气口、排气口和出料口分别有哪些作用。为什么排气口要通过一
6、个长而弯曲的胶管与瓶身连接?结合果酒、果醋的制作原理,你认为应该如何使用这个发酵装置? 答:充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的;排气口是在酒精发酵时用来排出CO2的;出料口是用来取样的。排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接,其目的是防止空气中微生物的污染,其作用类似巴斯德的鹅颈瓶。使用该装置制酒时,应该关闭充气口;制醋时,应将充气口连接气泵,输入氧气。(三)练习2.提示:大规模生产时需要进行更为全面周详的考虑,如原料的来源与选择、菌种的培育与选择、发酵的设备、发酵条件的自动化控制,以及如何严格控制杂菌污染;等等。此外,无论是葡萄酒或葡萄醋,实验时所检测的发酵液,并非商品意义上的产品
7、。在实际生产中还需沉淀过滤、灭菌装瓶等获得成品酒或醋。葡萄酒还需在一定设施和条件下(如橡木桶和地窖)进行后续发酵,以获得特定的风味和色泽。3.提示:需考虑厂房、设备投资、原材料采购、工人人数及工资、产品种类、生产周期、销售渠道、利润等问题。课题2 腐乳的制作一、课题目标以制作腐乳为例了解传统发酵技术的应用,说明腐乳制作过程的科学原理,设计并完成腐乳的制作,分析影响腐乳品质的条件。二、课题重点与难点课题重点:说明腐乳制作过程的科学原理,设计并完成腐乳的制作。课题难点:在实践中摸索影响腐乳品质的条件。三、基础知识分析知识要点:相关的微生物,如毛霉等在腐乳制作中的作用。教学建议:教师可以利用关于腐乳
8、制作方法的传说,结合旁栏思考题,组织学生讨论,认识微生物的发酵作用,总结腐乳制作的大致过程。四、实验案例制作腐乳:实验的具体操作步骤如下。1.将豆腐切成3cm3cm1cm的若干块。所用豆腐的含水量为70左右,水分过多则腐乳不易成形。水分测定方法如下。精确称取经研钵研磨成糊状的样品510 g (精确到0.02mg ),置于已知重量的蒸发皿中,均匀摊平后,在100105 电热干燥箱内干燥4 h,取出后置于干燥器内冷却至室温后称重,然后再烘30 min,直至所称重量不变为止。样品水分含量(%)计算公式如下:(烘干前容器和样品质量-烘干后容器和样品质量)/烘干前样品质量2.将豆腐块平放在铺有干粽叶的盘
9、内,粽叶可以提供菌种,并能起到保温的作用。每块豆腐等距离排放,周围留有一定的空隙。豆腐上面再铺上干净的粽叶。气候干燥时,将平盘用保鲜膜包裹,但不要封严,以免湿度太高,不利于毛霉的生长。3.将平盘放入温度保持在1518 的地方。毛霉逐渐生长,大约5 d后豆腐表面丛生着直立菌丝。4.当毛霉生长旺盛,并呈淡黄色时,去除包裹平盘的保鲜膜以及铺在上面的粽叶,使豆腐块的热量和水分能够迅速散失,同时散去霉味。这一过程一般持续36 h以上。5.当豆腐凉透后,将豆腐间连接在一起的菌丝拉断,并整齐排列在容器内,准备腌制。6.长满毛霉的豆腐块(以下称毛坯)与盐的质量分数比为51。将培养毛坯时靠近平盘没长直立菌丝的一
10、面统一朝向玻璃瓶边,将毛坯分层盘立摆放在容器中。分层加盐,并随层加高而增加盐量,在瓶口表面铺盐厚些,以防止杂菌从瓶口进入。约腌制8 d。7.将黄酒、米酒和糖,按口味不同而配以各种香辛料(如胡椒、花椒、八角茴香、桂皮、姜、辣椒等)混合制成卤汤。卤汤酒精含量控制在12左右为宜注。注酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系。酒精含量越高,对蛋白酶的抑制作用也越大,使腐乳成熟期延长;酒精含量过低,蛋白酶的活性高,加快蛋白质的水解,杂菌繁殖快,豆腐易腐败,难以成块。8.将广口玻璃瓶刷干净后,用高压锅在100 蒸汽灭菌30 min。将腐乳咸坯摆入瓶中,加入卤汤和辅料后,将瓶口用酒精灯加热灭菌,用胶
11、条密封。在常温情况下,一般六个月可以成熟。五、课题成果评价(一)是否完成腐乳的制作:学生是否完成腐乳的制作依据是:能够合理地选择实验材料与用具;前期发酵后豆腐的表面长有菌丝,后期发酵制作基本没有杂菌的污染。(二)腐乳质量的评价:制作成功的腐乳应该具有以下特点:色泽基本一致、味道鲜美、咸淡适口、无异味、块形整齐、厚薄均匀、质地细腻、无杂质。(三) 能否总结不同条件对腐乳风味和质量的影响:学生能从盐、酒的用量、发酵的温度、发酵时间的长短,以及香辛料等因素中的某一因素来说明其对腐乳风味或质量的影响。六、答案和提示 (一)旁栏思考题1.你能利用所学的生物学知识,解释豆腐长白毛是怎么一回事?豆腐上生长的
12、白毛是毛霉的白色菌丝。严格地说是直立菌丝,在豆腐中还有匍匐菌丝。2.王致和为什么要撒许多盐,将长毛的豆腐腌起来?盐能防止杂菌污染,避免豆腐腐败。3.我们平常吃的豆腐,哪种适合用来做腐乳?含水量为70%左右的豆腐适于作腐乳。用含水量过高的豆腐制腐乳,不易成形。4.吃腐乳时,你会发现腐乳外部有一层致密的“皮”。这层“皮”是怎样形成的呢?它对人体有害吗?它的作用是什么? “皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的菌丝(匍匐菌丝),它能形成腐乳的“体”,使腐乳成形。“皮”对人体无害。(二)练习1.越接近瓶口,杂菌污染的可能性越大,因此要随着豆腐层的加高增加盐的用量,在接近瓶口的表面,盐要铺厚一些,以有效防止
13、杂菌污染。专题3制作泡菜并检测亚硝酸盐含量一、课题目标:尝试制作泡菜,并尝试用比色法测定泡菜中亚硝酸盐含量的变化。讨论与此相关的食品安全问题。二、课题重点与难点课题重点:制作泡菜并测定泡菜中亚硝酸盐含量;课题难点:泡菜中亚硝酸盐含量的测定。三、基础知识分析(一)乳酸菌发酵 知识要点:1. 乳酸菌在自然界的分布;2. 乳酸菌发酵的原理。(二)亚硝酸盐 知识要点:1.亚硝酸盐的有关知识;2.我国食品卫生标准规定的亚硝酸盐含量标准;3.亚硝酸盐的危害。四、实验安排及注意事项氢氧化铝乳液的配制:将125g硫酸铝Al2(SO4)3 18H2O溶解在1000 mL 蒸馏水中,形成氢氧化铝胶状物(为促进胶状
14、物的形成,可适当加入氨水溶液,使pH为4)。利用真空抽滤瓶对胶状物进行真空抽滤,并用蒸馏水反复洗涤沉淀,直至洗涤液分别用氯化钡或硝酸银溶液检验不发生混浊为止。取下沉淀物,加适量蒸馏水,将胶状物沉淀调至稀浆糊状,捣匀备用。制备的氢氧化铝胶体能吸附泡菜汁液中的杂质,使泡菜汁透明澄清,以便进行后续的显色反应。五、课题成果评价(一)泡菜腌制的质量如何:可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定,还可以在显微镜下观察乳酸菌形态,比较不同时期泡菜坛中乳酸菌的含量。(二)亚硝酸盐含量的测定:配制的亚硝酸盐标准使用液与样品液显色后,目测比色效果如何,是否与标准液的浓度相吻合。如果不吻合,还应在已知浓度范围内,改变
15、浓度梯度,进一步配制标准使用液。(三)是否进行了及时细致的观察与记录:在实验进行过程中,应及时对泡菜中亚硝酸盐含量进行鉴定,比较不同时期亚硝酸盐含量的变化及其对泡菜质量的影响。六、答案和提示 (一)旁栏思考题1.为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶?答:酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用。抗生素能够杀死或抑制乳酸菌的生长,因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。2.为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜,不吃存放时间过长、变质的蔬菜?答:有些蔬菜,如小白菜和萝卜等,含有丰富的硝酸盐。当这些蔬菜放置过久发生变质(发黄、腐烂)或者煮熟后存放太久时,蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐,危害人体健康。3.为什
16、么泡菜坛内有时会长一层白膜?你认为这层白膜是怎么形成的?答:形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物,泡菜发酵液营养丰富,其表面氧气含量也很丰富,适合酵母菌繁殖。(二)练习 2.答:果酒的制作主要利用的是酵母菌的酒精发酵,果醋的制作利用的是醋酸菌将酒精转变为醋酸的代谢,腐乳的制作利用的主要是毛霉分泌的蛋白酶等酶类,泡菜的制作利用的是乳酸菌的乳酸发酵。传统发酵技术都巧妙地利用了天然菌种,都为特定的菌种提供了良好的生存条件,最终的发酵产物不是单一的组分,而是成分复杂的混合物。专题2 微生物的培养与应用课题1 微生物的实验室培养一、课题目标:了解有关培养基的基础知识,进行无菌技术的操作,
17、进行微生物的培养。二、课题重点与难点:无菌技术的操作。三、基础知识分析:(一)培养基 知识要点:1.培养基的用途和种类,指出培养基可分为液体和固体两大类;2.不同的微生物往往需要采用不同的培养基配方;3.尽管培养基的配方各不相同,但是其基本成分都包括水、碳源、氮源和无机盐。(二)无菌技术 知识要点:1.无菌技术的概念;2.消毒与灭菌的概念及两者的区别;3.常用的消毒与灭菌的方法,接种环灼烧灭菌的方法。四、实验安排及注意事项(一)从菌种保藏中心购买菌种后,教师首先需要用平板划线法纯化培养所得菌种,并根据学生小组的数目,准备好数个平板。(二)第1课时完成基础知识的教学,学习各种操作方法,并制备培养
18、基。高压蒸汽灭菌所需要的时间较长,因此需要利用课下时间完成。课下完成后,再于第2课时完成大肠杆菌的纯化培养。此后安排学生连续观察记录34 d。(三)配制培养基时,教师需要提示学生按照每个培养基消耗1520 mL的量来估算总用量。全班同学的培养基可以集中起来,分批灭菌。(四)灭菌后,培养基冷却到55 后应及时进行倒平板操作。如果不能及时操作,需要将培养基放到55 左右的电热箱中保温,以防止琼脂凝固。(五)如果打算做本专题的第2或第3课题,建议此课题不仅要练习平板划线操作,还要练习稀释涂布平板法操作。为此,教师需要提前1天用液体培养基培养大肠杆菌,培养一夜后,于第2天将培养液分发到各小组。(六)实
19、验后,所有用过的培养基、培养液等都需要统一进行高压蒸汽灭菌后再丢弃,否则将会造成环境污染。五、课题成果评价(一)培养基的制作是否合格如果未接种的培养基在恒温箱中保温12 d后无菌落生长,说明培养基的制备是成功的,否则需要重新制备。(二)接种操作是否符合无菌要求如果培养基上生长的菌落的颜色、形状、大小基本一致,并符合大肠杆菌菌落的特点,则说明接种操作是符合要求的;如果培养基上出现了其他菌落,则说明接种过程中,无菌操作还未达到要求,需要分析原因,再次练习。(三)是否进行了及时细致的观察与记录培养12 h与24 h后的大肠杆菌菌落的大小会有明显不同,及时观察记录的同学会发现这一点,并能观察到其他一些
20、细微的变化。这一步的要求主要是培养学生良好的科学态度与习惯。六、答案和提示(一)旁栏思考题1.无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外,还有什么目的?答:无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。2.请你判断以下材料或用具是否需要消毒或灭菌。如果需要,请选择合适的方法。(1) 培养细菌用的培养基与培养皿 (2) 玻棒、试管、烧瓶和吸管(3) 实验操作者的双手 答:(1)、(2)需要灭菌;(3)需要消毒。(二)倒平板操作的讨论1.培养基灭菌后,需要冷却到50 左右时,才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度?提示:可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶,感觉锥形瓶的温度下降到刚刚
21、不烫手时,就可以进行倒平板了。2.为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰?答:通过灼烧灭菌,防止瓶口的微生物污染培养基。3.平板冷凝后,为什么要将平板倒置?答:平板冷凝后,皿盖上会凝结水珠,凝固后的培养基表面的湿度也比较高,将平板倒置,既可以使培养基表面的水分更好地挥发,又可以防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染。4.在倒平板的过程中,如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位,这个平板还能用来培养微生物吗?为什么?答:空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生,因此最好不要用这个平板培养微生物。(三)平板划线操作的讨论1.为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环?在划线操作结束时,
22、仍然需要灼烧接种环吗?为什么?答:操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物;每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后,接种环上残留的菌种,使下一次划线时,接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端,从而通过划线次数的增加,使每次划线时菌种的数目逐渐减少,以便得到菌落。划线结束后灼烧接种环,能及时杀死接种环上残留的菌种,避免细菌污染环境和感染操作者。2.在灼烧接种环之后,为什么要等其冷却后再进行划线?答:以免接种环温度太高,杀死菌种。3.在作第二次以及其后的划线操作时,为什么总是从上一次划线的末端开始划线?答:划线后,线条末端细菌的数目比线条起始处要少,每次从上一次划线
23、的末端开始,能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少,最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。(四)涂布平板操作的讨论涂布平板的所有操作都应在火焰附近进行。结合平板划线与系列稀释的无菌操作要求,想一想,第2步应如何进行无菌操作?提示:应从操作的各个细节保证“无菌”。例如,酒精灯与培养皿的距离要合适、吸管头不要接触任何其他物体、吸管要在酒精灯火焰周围;等等。(五)练习1.提示:可以从微生物生长需要哪些条件的角度来思考。例如,微生物的生长需要水、空气、适宜的温度,食品保存可以通过保持干燥、真空的条件,以及冷藏等方法来阻止微生物的生长。2.提示:可以从这三种培养技术的原理、操作步骤等方面分别进行总结归
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